KR101652076B1 - 화재감지기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화재감지기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로파 파장을 측정하는 레이더센서를 이용하여 인체의 움직임과, 적외선 방식의 열화상감지센서를 통해 실내의 온도 변화와 인체의 온도 변화량을 동시에 감지함으로써 인위적인 온도 변화를 검출하여 정확한 화재 발생 여부 및 화재 예측을 위한 화재감지기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 화재 감지기는, 화재 감지기에 있어서, 천장 또는 벽면에 설치되는 본체와; 상기 본체 내의 일측에 설치되어 소정 거리 내의 움직임을 감지하기 위한 동작감지센서와; 상기 본체 내의 다른 일측에 설치되어 일정 영역의 적외선 에너지의 온도를 감지하는 열화상감지센서와; 하방으로 소정 만곡된 형상으로 형성되고 상기 열화상감지센서의 주변을 감싸도록 설치된 반사판과; 상기 반사판으로부터 반사된 적외선을 상기 열화상감지센서로 난반사하기 위한 난반사체와; 상기 본체의 하부로 결합되며 상기 난반사체를 상기 열화상감지센서 하부로 소정 간격 이격되도록 지지하는 커버와; 상기 열화상감지센서에서 검출된 온도정보를 이용하여 화재발생여부를 판단하고, 화재발생으로 판단되는 경우 화재발생 신호를 전송하는 제어부를; 포함하되, 상기 제어부는, 상기 열화상감지센서에서 화재발생으로 판단되도록 설정된 온도값 이상이 검출된 상태에서 상기 동작감지센서를 통해 인체 또는 물체의 움직임이 감지된 경우 인위적인 발열 현상으로 판단하고 화재발생 신호가 전송되지 않도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

화재감지기{FIRE DETECTOR}

본 발명은 화재감지기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로파 파장을 측정하는 레이더센서를 이용하여 인체의 움직임과, 적외선 방식의 열화상감지센서를 통해 실내의 온도 변화와 인체의 온도 변화량을 동시에 감지함으로써 인위적인 온도 변화를 검출하여 정확한 화재 발생 여부 및 화재 예측을 위한 화재감지기에 관한 것이다.

일반적으로 광전식 화재감지기는 건물 내부의 공기를 흡입하고 레이저 빔을 조사하여 레이저 빔의 수광량에 따라 화재여부를 판단한다. 즉, 화재로 인하여 공기 내에 연기입자가 포함되어 있는 경우에는 조사된 레이저 빔이 산란되어 수광량이 감소되기 때문에 화재를 쉽게 감지할 수 있다. 이러한 광전식 화재감지기는 최근까지 개발된 화재감지기 중 가장 빠르고 능동적인 설비로서 이상적인 화재감지기로 인식되어 왔다.

그러나, 종래의 광전식 화재감지기는 레이저 빔과 같은 빛을 사용하기 때문에 연기를 감지하는 공간을 모두 커버할 수 없는 문제가 있다. 즉, 레이저 빔을 조사하는 발광부는 수광부와 한쌍을 이루어야 하기 때문에 다수의 발광부와 수광부를 사용하는 경우에는 비용이 증가하는 문제가 있고, 하나의 발광부와 수광부를 사용하는 경우에는 오작동하는 문제가 있다.

또한, 종래의 연기 감지 방식의 화재감지기는 센서위치까지 연기가 도달하였을 경우 검출하는 방식이고, 온도검출센서는 직접적인 열이 가해져 바이메탈형 온도센서에 설정온도까지 상승하여야 검출되는 방식이며, 불꽃 감지센서는 화재가 발생하여 불꽃이 발생한 후 검출되는 방식인 것으로, 상기의 불꽃 감지센서는 연기감지센서나 열감지센서에 비해 화재 감지능력은 좋으나, 이러한 방식의 화재감지센서들은 화재가 이미 어느 정도 진행된 후에 감지되는 방식이며, 초기 화재감지의 어려움이 있을 뿐만 아니라, 화재의 규모를 쉽게 파악하기 어려운 문제점이 있었던 것이다.

이에, 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0082800호(2012.06.21 공개) "화재 감지 시스템"에서는 열을 감지하는 열감지센서와, 연기를 감지하는 연감지센서와, 불꽃을 감지하기 위한 자외선 및 적외선 감지센서를 가지는 감지부와, 감지부의 신호를 증폭하는 증폭회로와, 증폭회로의 신호가 입력단으로 입력되는 마이컴과, 마이컴의 출력단과 연결되어 화재발생을 표시하는 화재표시부와, 마이컴의 출력단과 연결되어 RS485를 이용한 유선통신과 RF를 이용한 무선통신으로 화재발송신호를 방재센터 및 이동 통신단말기에 전송하는 통신인터페이스부와, 마이컴의 출력단과 연결되며 마이컴의 제어신호에 따라 소방용 수신반을 조작하는 릴레이구동부를 구비함으로써 화재의 발생을 정확히 감지하여 오작동 및 미작동을 줄일 수 있도록 하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 "화재 감지 시스템"은 정해진 위치에 설치된 센서들을 통해 이미 발생된 화재로부터 단순히 열과 연기 및 불꽃을 감지하도록 구성되어 있어 화재 감지기의 작동율을 높일 수 있다 하겠으나, 초기 화재 진압을 위한 적절한 대비책이 마련되어 있지 못한 실정이고, 가정이나 사무실 등의 실내에서 사람에 의해 인위적으로 발생된 연기나 화염 등을 인식하여 오작동이 발생될 수 있는 문제가 있는 것이며, 화재를 검출하기 위한 센서들의 작동범위도 종래와 같이 설치 장소에 한정적이므로 종래의 일반적인 화재감지기에 비해 화재감지를 위한 작동 성능 또한 크게 개선되어 있지 못한 단점을 갖는 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 신체의 움직임과 인체의 온도 변화량과 같은 화재 감시 지역의 인위적인 온도 변화를 구분하여 정확한 화재 발생 여부를 검출하여 오인식율을 낮추고, 적외선을 난반사하는 난반사체를 이용하여 화재 감지를 위한 센싱 범위를 매우 넓게 설정할 수 있어 경제성이 효율이 뛰어날 뿐만 아니라, 다수의 열적외선 센서를 배열한 어레이 구성을 통해 각 영역별 온도변화량에 따른 알고리즘을 수행하여 화재 발생을 예측함으로써 정확한 화재 발생여부와 동시에 초기 화재 진압을 위한 신속한 대처가 가능하므로 화재 감지 시스템의 절감과 운용효율을 높일 수 있는 화재감지기를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 화재 감지기는, 화재 감지기에 있어서, 천장 또는 벽면에 설치되는 본체와; 상기 본체 내의 일측에 설치되어 소정 거리 내의 움직임을 감지하기 위한 동작감지센서와; 상기 본체 내의 다른 일측에 설치되어 일정 영역의 적외선 에너지의 온도를 감지하는 열화상감지센서와; 하방으로 소정 만곡된 형상으로 형성되고 상기 열화상감지센서의 주변을 감싸도록 설치된 반사판과; 상기 반사판으로부터 반사된 적외선을 상기 열화상감지센서로 난반사하기 위한 난반사체와; 상기 본체의 하부로 결합되며 상기 난반사체를 상기 열화상감지센서 하부로 소정 간격 이격되도록 지지하는 커버와; 상기 열화상감지센서에서 검출된 온도정보를 이용하여 화재발생여부를 판단하고, 화재발생으로 판단되는 경우 화재발생 신호를 전송하는 제어부를; 포함하되, 상기 제어부는, 상기 열화상감지센서에서 화재발생으로 판단되도록 설정된 온도값 이상이 검출된 상태에서 상기 동작감지센서를 통해 인체 또는 물체의 움직임이 감지된 경우 인위적인 발열 현상으로 판단하고 화재발생 신호가 전송되지 않도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 화재 감지기는, 상기 동작감지센서는, 마이크로파의 파장을 측정하는 레이더센서인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 화재 감지기는, 상기 화재 감지기는 일정 간격으로 다수개 배열되되, 상기 제어부는, 상기 다수개의 화재 감지기 각각에서 검출된 영역의 온도변화 분포에 따른 알고리즘을 수행하여 화재를 예측하고, 화재발생으로 판단된 경우 화재발송 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 화재감지기는 신체의 움직임과 인체의 온도 변화량과 같은 화재 감시 지역의 인위적인 온도 변화를 구분하여 정확한 화재 발생 여부를 검출하여 오인식율을 낮추고, 적외선을 난반사하는 난반사체를 이용하여 화재 감지를 위한 센싱 범위를 매우 넓게 설정할 수 있어 경제성이 효율이 뛰어날 뿐만 아니라, 다수의 열적외선 센서를 배열한 어레이 구성을 통해 각 영역별 온도변화량에 따른 알고리즘을 수행하여 화재 발생을 예측함으로써 정확한 화재 발생여부와 동시에 초기 화재 진압을 위한 신속한 대처가 가능하므로 화재 감지 시스템의 절감과 운용효율을 높일 수 있는 장점을 갖는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화재감지기의 구성을 도시한 분해사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 화재감지기의 반사판과 난반사체를 이용하여 반사된 적외선이 열화상감지센서에서 감지되는 상태를 도시한 측면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화재감지기의 감지 방법을 개략적으로 도시한 순서도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화재감지기가 어레이로 구성된 상태를 도시한 사용상태도.

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 화재감지기를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화재감지기의 구성을 도시한 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 화재감지기의 반사판과 난반사체를 이용하여 반사된 적외선이 열화상감지센서에서 감지되는 상태를 도시한 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화재감지기의 감지 방법을 개략적으로 도시한 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화재감지기가 어레이로 구성된 상태를 도시한 사용상태도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 화재감지기(1)는, 천장 또는 벽면에 설치되는 본체(10)와, 상기 본체 내의 일측에 설치되어 소정 거리 내의 움직임을 감지하기 위한 동작감지센서(20)와, 상기 본체 내의 다른 일측에 설치되어 실내의 적외선 에너지의 온도를 감지하는 열화상감지센서(30)와, 하방으로 소정 만곡된 형상으로 형성되고 상기 열화상감지센서의 주변을 감싸도록 설치된 반사판(40)과, 상기 반사판으로부터 반사된 적외선을 상기 열화상감지센서로 난반사하기 위한 난반사체(50)와, 상기 본체의 하부로 결합되며 상기 난반사체(50)를 상기 열화상감지센서(30) 하부로 소정 간격 이격되도록 지지하는 커버(60)와, 상기 열화상감지센서에서 검출된 온도정보를 이용하여 화재발생여부를 판단하고 화재발생으로 판단되는 경우 화재발생 신호를 전송하는 제어부(70)를 포함하여 구성된다.

상기 본체(10)는 본 발명 화재감지기(1)가 별도의 체결부재 등을 통해 천장 또는 벽면에 고정될 수 있도록 원판형으로 형성될 수 있으며, 상기 커버(60)와 결합된 상태에서 내부수용공간을 이루며 후술하기 위한 상기 동작감지센서(20), 열화상감지센서(30), 반사판(40), 난반사체(50) 및 제어부(70)가 수용될 수 있도록 한다.

상기 동작감지센서(20)는 설치 장소에서 소정 거리 내의 움직임을 감지하기 위한 구성으로, 상기 본체(10)가 천장에 고정된 경우 상기 본체(10)의 하부에 장착되어 움직임을 감지하게 된다.

이때, 상기 동작감지센서(20)는 마이크로파의 파장을 측정하는 마이크로파 도플러 센서인 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 동작감지센서(20)는 사람 또는 물체의 움직임이 감지된 경우 반응신호를 출력하는 레이더센서이며, 이와 같은 상기 동작감지센서(20)는 도플러 원리(Doppler principle)를 이용하여 방사된 마이크로웨이브 주파수에 의해 움직이는 물체를 감지하며, 이때 사용되는 주파수는 마이크로 웨이브(㎓) 범주 영역을 사용하게 된다.

따라서, 본 발명 화재감지기(1)는 화재 감지범위가 매우 넓고, 장애물의 투과가 가능함과 동시에 소리, 온도, 습도, 먼지, 빛의 발생에 무관하게 감지 능력을 갖는 상기 마이크로파 도플러 센서를 적용함으로써 사람 또는 물체의 감지 능력이 매우 뛰어난 효과가 발생된다.

상기 열화상감지센서(30)는 화재감지기가 설치된 장소의 일정 영역의 적외선 에너지의 온도를 감지하기 위한 구성이다.

상기 열화상감지센서(30)는 본 발명 화재감지기(1)가 천장에 설치된 경우 상기 본체(10)의 중앙에 하부를 향하도록 설치될 수 있으며, 상기 열화상감지센서(30)는 적외선 카메라가 사용될 수 있다.

상기 열화상감지센서(30)는 화재 감시 영역을 적외선 영상으로 촬영하고, 촬영된 영상을 상기 제어부(70)로 전송하여 화재 발생에 따른 화재의 불꽃 온도값을 측정할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명에서는 상기 열화상감지센서(30)에서 감지될 수 있는 적외선의 감지 범위를 확장시킬 수 있도록 하는 반사판(40) 및 난반사체(50)가 구성된 것이 특징이다.

상기 반사판(40)은 상기 열화상감지센서(30)의 주변을 감싸도록 원판 형상으로 형성되고, 하방으로 소정 만곡된 형상으로 형성되는 것이 바람직한데, 이는 상기 반사판(40)을 통해 반사된 적외선이 상기 난반사체(50)로 용이하게 향하도록 유도하기 위함이다.

또한, 상기 반사판(40)은 반투과 재질로 형성되는 것이 바람직한데, 이는 상기 동작감지센서(20)에서 방출된 마이크로파가 투과될 수 있도록 하기 위함이다.

상기 난반사체(50)는 상기 본체(10) 내에 설치될 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 커버(60)의 내부에 고정되어 상기 열화상감지센서(30)의 하부로 소정 간격 이격되게 설치된다.

또한, 상기 난반사체(50)는 상기 반사판(40)으로부터 반사된 적외선을 상기 열화상감지센서(30)로 난반사하기 위한 구성으로, 상기 난반사체(50)는 상부를 향하는 경사면(51)을 갖도록 원뿔 또는 다각뿔 형상으로 형성될 수 있다.

이때, 상기 반사판(40)과 상기 난반사체(50)는 적외선의 반사율을 높이도록 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al)과 같은 물질의 도금 처리가 가능할 것이다.

이에, 도 2를 참조하면 본 발명 화재감지기(1)가 천장에 설치된 경우, 상기 열화상감지센서(30)에서 방사되는 적외선이 상기 난반사체(50)의 경사면(51)에 의해 상기 반사판(40) 방향으로 굴절되고, 상기 난반사체(50)에 의해 굴절된 적외선은 상기 반사판(40)에서 재차 반사되며 화재 감시 영역 즉, 하방으로 넓게 퍼지도록 방출된다.

이와 같은 구성을 통해 본 발명 화재감지기(1)는 실내에 설치된 경우 실내공간의 원하는 방향으로의 설정이 자유롭고 편리하며, 화재 감지를 위한 센싱 범위를 종래에 비해 넓게 설정할 수 있는 장점을 갖게 됨으로써 화재감지기의 설치 개수를 줄일 수 있는 등의 경제적인 이점과 효율성이 매우 뛰어날 뿐만 아니라, 비접촉 방식으로 화재로 인한 온도 정보를 감지할 수 있게 되어 신속한 화재 예측이 가능한 효과가 발생된다.

또한, 상기 커버(60)는 투명 또는 반투명으로 형성될 수 있는 것으로, 플라스틱이나 유리와 같은 재질로 이루어져 상기 동작감지센서(20)의 마이크로파와 상기 열화상감지센서(30)의 적외선이 투과 가능하게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제어부(70)는 상기 열화상감지센서(30)에서 검출된 온도정보를 이용하여 화재발생여부를 판단하되, 화재발생으로 판단되는 경우 화재발생 신호를 경보장치나 소화장치로 전송하거나 화재관리센터 등으로 전송함으로써 화재 발생시 신속한 화재 진압 대응을 할 수 있도록 한다.

이때, 상기 제어부(70)는 상기 열화상감지센서(30)에서 화재발생으로 판단되도록 설정된 온도값 이상이 검출된 상태에서 상기 동작감지센서(20)를 통해 인체 또는 물체의 움직임이 감지된 경우 이를 인위적인 발열 현상을 판단하게 된다.

따라서, 이와 같이 상기 열화상감지센서(30)에서 화재발생으로 판단되는 온도가 감지되더라도 상기 제어부(70)에서 바로 화재발생 신호를 전송하지는 않으며, 상기 동작감지센서(20)에서 사람의 움직임을 감시함과 동시에 상기 열화상감지센서(30)에서 촬영된 영상을 통해 인체의 온도 변화량을 연산하고, 미리 설정된 화재 발생 조건과 인공적인 온도변화량을 구분하여 화재를 예측하거나 화재발생으로 판단되는 경우 화재발생 신호를 전송하게 된다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 화재감지기(1)는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 상기 화재감지기 복수개가 일정 간격으로 다수개 배열되되, 설치된 상기 복수개의 화재감지기 각각의 상기 반사판(40) 및 상기 난반사체(50)를 통한 화재 감시의 영역이 확장 가능하며, 설정된 공간의 온도 변화 분포에 따른 화재 예측이 가능한 것이 특징이다.

즉, 도 4를 참조하면 상기 제어부(70)는 상기 복수개의 화재감지기(1) 각각에서 검출된 영역별 온도변화 분포와 복수개의 화재감지기(1)를 통해 중복된 영역(T)의 온도변화량을 이용한 알고리즘을 수행하여 화재를 예측하고, 화재발생으로 판단된 경우 화재발송 신호를 전송할 수 있게 된다.

예를 들면, 복수개의 화재감지기(1)가 정해진 설정 범위 내에 설치되어 화재 감지를 위한 동작이 진행되는 상태에서 사람이 인위적으로 버너(burner)와 같은 발화장치를 가동하게 된 경우, 상기 동작감지센서(20)에서는 사람의 움직임을 감지하여 이를 인공적인 발화 현상으로 판단됨에 따라 화재발생 신호를 전송하지 않게 되고, 반대로 상기 동작감지센서(20)에서 사람의 움직임이 감지되더라도 상기 복수개의 화재감지기(1)를 통해 감지된 각 영역별 적외선 에너지의 열변화분포도 및 온도변화량을 이용하여 상기 제어부(70)에서 연산된 온도 변화량이 화재발생으로 판단되는 평균값 이상에 도달한 경우 이를 화재발생으로 판단하여 화재발생 신호를 전송할 수 있도록 한다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 화재감지기는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

1 화재감지기 10 본체
20 동작감지센서 30 열화상감지센서
40 반사판 50 난반사체
60 커버 70 제어부

Claims (3)

1. 화재 감지기에 있어서,
   천장 또는 벽면에 설치되는 본체와; 상기 본체 내의 일측에 설치되어 소정 거리 내의 움직임을 감지하기 위한 동작감지센서와; 상기 본체 내의 다른 일측에 설치되어 일정 영역의 적외선 에너지의 온도를 감지하는 열화상감지센서와; 하방으로 소정 만곡된 형상으로 형성되고 상기 열화상감지센서의 주변을 감싸도록 설치된 반사판과; 상기 반사판으로부터 반사된 적외선을 상기 열화상감지센서로 난반사하기 위한 난반사체와; 상기 본체의 하부로 결합되며 상기 난반사체를 상기 열화상감지센서 하부로 소정 간격 이격되도록 지지하는 커버와; 상기 열화상감지센서에서 검출된 온도정보를 이용하여 화재발생여부를 판단하고, 화재발생으로 판단되는 경우 화재발생 신호를 전송하는 제어부를; 포함하되,
   상기 제어부는, 상기 열화상감지센서에서 화재발생으로 판단되도록 설정된 온도값 이상이 검출된 상태에서 상기 동작감지센서를 통해 인체 또는 물체의 움직임이 감지된 경우 인위적인 발열 현상으로 판단하고 화재발생 신호가 전송되지 않도록 제어하고,
   상기 반사판은, 상기 열화상감지센서에서 방사되는 적외선이 상기 난반사체의 경사면에 의해 굴절되어 난반사된 경우 상기 난반사된 적외선이 재차 반사되며 화재 감시 영역으로 넓게 퍼지도록 방출하는 것을 특징으로 하는 화재 감지기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 동작감지센서는, 마이크로파의 파장을 측정하는 마이크로파 도플러 센서인 것을 특징으로 하는 화재 감지기.
3. 제1항 또는 제2항의 구성을 갖는 상기 화재 감지기는 일정 간격으로 다수개 배열되되,
   상기 제어부는, 상기 다수개의 화재 감지기 각각에서 검출된 영역의 온도변화 분포에 따른 알고리즘을 수행하여 화재를 예측하고, 화재발생으로 판단된 경우 화재발송 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 화재 감지기.

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